Ученые создали «живой диод» из клеток сердечной мышцы

Исследователи из Университета Нотр-Дам сделали шаг к созданию биоробототехники и новых методов лечения мышечных заболеваний, разработав «живой диод» для клеточной обработки информации.

Как это работает

Ученые использовали два типа клеток сердца:

С помощью нового метода самосборки и микропаттернинга клетки расположили в прямоугольной схеме, разделив возбудимые кардиомиоциты и невозбудимые фибробласты. Это позволило передавать электрические сигналы однонаправленно, создав диодную функцию на живых клетках.

Ключевые возможности

  • Естественный водитель ритма: Кардиомиоциты могут модулировать частоту своей электрической активности, передавая закодированную в сигналах информацию.
  • Уникальное сочетание: Мышечные клетки реагируют на внешние сигналы и соединены с фибробластами через межклеточные контакты, что позволяет инициировать, усиливать и направленно распространять сигналы.
  • Преимущество над другими подходами: В отличие от более медленных систем на основе генетических цепей или нейронных сетей (где до 10% сигналов могут идти в обратном направлении), мышечный диод обеспечивает надежную однонаправленную передачу.

Перспективы

Разработка открывает путь к созданию «вычислительных тканей» и функциональных биологических структур, которые смогут управлять механическими устройствами внутри тела. Это может привести к созданию биоактуаторов или биосенсоров для биомедицинской инженерии.

Исследование, проведенное под руководством профессора Пинар Зорлутуны и поддержанное Национальным научным фондом (NSF), опубликовано в журнале Advanced Biosystems.